本發(fā)明屬于移動通信技術，尤其涉及一種適用于xl-mimo系統(tǒng)的混合分布式基帶處理架構及方法。

背景技術：

1、在多用戶xl-mimo系統(tǒng)中，下行預編碼和上行信號檢測等信號處理技術是多天線系統(tǒng)具有高頻譜效率和能量效率的關鍵使能技術。但傳統(tǒng)的集中式信號處理算法面臨計算復雜度高和信息交互量高兩大瓶頸。隨著未來超大規(guī)模天線陣列走向應用，信道矩陣和預編碼矩陣維度將會大幅增高，傳統(tǒng)集中式信號處理算法的實現(xiàn)難度急劇增加。

2、經(jīng)過對現(xiàn)有技術的檢索發(fā)現(xiàn)，xiaotong?zhao等人在“communication-efficientdecentralized?linear?precoding?for?massive?mu-mimo?systems”ieee?transactionson?signal?processing,2023,7(4):491-507中針對下行多用戶xl-mimo系統(tǒng)，在星型分布式基帶處理架構下提出了一種分布式dr-wmmse預編碼算法。但該算法工作只適用于下行的分布式星型架構，不能推廣到其他架構。kaipeng?li等人在“decentralized?linear?mmseequalizer?under?colored?noise?for?massive?mimo?systems.”in?proc.ieee?globalcommun.conf.,2021,01-06中針對上行多用戶xl-mimo系統(tǒng)提出了，在鏈式分布式基帶處理架構下提出了一種最優(yōu)的bcd-mmse信號檢測算法。但該算法工作只適用于上行的分布式鏈式架構，不能推廣到其他架構。因此，本發(fā)明提出一種適用于上行信號檢測和下行預編碼的通用分布式基帶處理架構。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術的不足，提供一種適用于xl-mimo系統(tǒng)的混合分布式基帶處理架構及方法。

2、本發(fā)明的目的是通過以下技術方案來實現(xiàn)的：

3、一種適用于xl-mimo系統(tǒng)的混合分布式基帶處理架構，包括一個中心單元(cu)和多個(c個)分布式單元(du)，基站天線被劃分成c個天線簇，每個天線簇和一個du相連接。此外，cu與所有的du之間雙向連接，du之間采用鏈式連接。

4、在混合分布式基帶處理結構中，用戶k的信道矩陣可以分解為其中每個塊矩陣都存儲在本地的du中。用戶k的預編碼矩陣可以結構化為因此，可以將式(1)中用戶k處接收到的信號yk重寫為

5、

6、其中是用戶k的局部信道矩陣，是用戶k的局部預編碼矩陣。

7、一種適用于xl-mimo系統(tǒng)的混合分布式基帶處理方法，基于上述架構包括以下步驟：

8、步驟1，各分布式單元執(zhí)行并行預處理，具體包括以下子步驟：

9、步驟1.1，各分布式單元先計算本地信道相關陣hc(hc)h，其中hc表示第c個分布式單元到所有用戶的信道矩陣；

10、步驟1.2，各分布式單元將步驟1.1中得到的矩陣發(fā)送給中心單元；

11、步驟2，中心單元對各分布式單元所得信息進行求和，得到信道相關矩陣；

12、步驟3，中心單元利用步驟2所得信道相關矩陣執(zhí)行r-wmmse算法迭代，輸出矩陣x；

13、步驟4，中心單元將步驟3中輸出的矩陣x廣播給所有分布式單元；

14、步驟5，各分布式單元在接收到中心節(jié)點發(fā)送的信息后，計算本地的預編碼矩陣(hc)hx。

15、步驟6，中心單元進行變量更新，包括以下子步驟：

16、步驟6.1，計算每個用戶的最小均方差接收矩陣：

17、步驟6.2，計算每個用戶的加權矩陣：

18、步驟6.3，中心單元將所有用戶的wk,uk廣播給所有分布式單元，并將q＝hp發(fā)送給分布式單元1；

19、步驟7，各分布式單元依次串行更新本地預編碼矩陣，然后更新矩陣q并將其發(fā)送給下一個分布式單元；

20、步驟8，重復步驟6-7直到系統(tǒng)容量收斂。

21、本發(fā)明的有益效果是：通過使用本發(fā)明中所提供的混合分布式架構，可以有效利用到星型和鏈式架構各自的優(yōu)點，顯著降低分布式單元間的信息交互量，實現(xiàn)單獨星型或鏈式架構所不能完成的分布式基帶處理任務。

技術特征：

1.一種適用于xl-mimo系統(tǒng)的混合分布式基帶處理架構，其特征在于，包括一個中心單元cu和多個分布式單元du，基站天線被劃分成c個天線簇，每個天線簇和一個du相連接；cu與所有的du之間雙向連接，du之間采用鏈式連接；

2.一種適用于xl-mimo系統(tǒng)的混合分布式基帶處理方法，基于權利要求1所述架構，其特征在于，包括以下步驟：

3.如權利要求2所述一種適用于xl-mimo系統(tǒng)的混合分布式基帶處理方法，其特征在于，單天線功率約束下，所述r-wmmse算法如下：

4.如權利要求2所述一種適用于xl-mimo系統(tǒng)的混合分布式基帶處理方法，其特征在于，單天線功率約束下，所述d-papc-wmmse算法包括三個主要迭代步驟：

技術總結
本發(fā)明公開了一種適用于XL?MIMO系統(tǒng)的混合分布式基帶處理架構及方法，包括以下步驟：各分布式單元先計算本地信道相關陣，并將其發(fā)送給中心單元。中心單元在收到信息后，對各分布式單元所得信息進行合并，得到信道相關矩陣。然后中心單元執(zhí)行R?WMMSE算法迭代，輸出矩陣X并將其廣播給所有分布式單元。各分布式單元在接收到中心節(jié)點發(fā)送的信息后，計算本地的預編碼矩陣。接下來進行D?PAPC?WMMSE迭代，中心單元更新W<subgt;k</subgt;,U<subgt;k</subgt;并廣播給所有分布式單元，各分布式單元更新本地預編碼矩陣，然后更新矩陣Q并將其發(fā)送給下一個分布式單元，直到算法收斂。本發(fā)明方法能夠有效降低XL?MIMO系統(tǒng)中下行基帶信號傳輸?shù)耐ㄐ艓挕?br/>
技術研發(fā)人員：史清江,趙小彤,高帥
受保護的技術使用者：同濟大學
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/12/5